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一、 空氣過濾器的發(fā)展
空氣過濾器的原型是人們?yōu)楸Ｗo(hù)呼吸而使用的呼吸保護(hù)器具。據(jù)記載, 早在一世紀(jì)的羅馬, 人們在提純水銀的時(shí)候就用粗麻制成的面具進(jìn)行保護(hù)。在此之后的漫長時(shí)間里, 空氣過濾器也取得了進(jìn)展, 但其主要是作為呼吸保護(hù)器具用于一些危險(xiǎn)的行業(yè), 如有害化學(xué)品的生產(chǎn)。1827 年布朗發(fā)現(xiàn)了微小粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,人們對空氣過濾的機(jī)理有了進(jìn)一步的認(rèn)識。
空氣過濾器的迅速發(fā)展是與軍事工業(yè)和電子工業(yè)的發(fā)展緊密相關(guān)的。在第一次世界大戰(zhàn)期間, 由于各種化學(xué)毒劑的使用, 以石棉纖維過濾紙作為濾煙層的軍用防毒面具應(yīng)運(yùn)而生。玻璃纖維過濾介質(zhì)用于空氣過濾于1940 年10 月在美國取得專利。50 年代, 美國對玻璃纖維過濾紙的生產(chǎn)工藝進(jìn)行了深入的研究, 使空氣過濾器得到了改善和發(fā)展。60 年代, HEPA 過濾器問世; 70 年代, 采用微細(xì)玻璃纖維過濾紙作為過濾介質(zhì)的HEPA 過濾器, 對0.1 微米粒徑的粒子過濾效率高達(dá)99.9998%。八十年代以來, 隨著新的測試方法的出現(xiàn)、使用評價(jià)的提高及對過濾性能要求的提高, 發(fā)現(xiàn)HEPA 過濾器存在著嚴(yán)重的問題, 于是又產(chǎn)生了性能更高的UL PA 過濾器。目前, 各國仍在努力研究, 估計(jì)不久就會(huì)出現(xiàn)更先進(jìn)的空氣過濾器。
過濾器本身的設(shè)計(jì)也取得了顯著進(jìn)展, 其中最重要的是分隔板的去除, 即無隔板過濾器的發(fā)展。無隔板過濾器不僅消除了分隔板損壞過濾介質(zhì)的危險(xiǎn), 而且有效地增加了過濾面積, 提高了過濾效率, 并降低了氣流阻力, 從而減少了能量消耗。此外, 空氣過濾器在耐高溫、耐腐蝕以及防水、防菌等方面也取很大的進(jìn)展,滿足了一些特殊的需求。

二、 空氣過濾器的應(yīng)用
2.1 住宅市場
由于人們對生活質(zhì)量的要求不斷提高, 住宅原有的空氣過濾系統(tǒng)已不能滿足人們的需要, 性能更高的靜電過濾器則成了原有空氣過濾器的首選替代品。但與普通玻璃纖過濾器相比, 由于過濾介質(zhì)成本較高, 靜電過濾器的應(yīng)用也受到一定的限制。
3M 公司是靜電過濾器市場的領(lǐng)頭羊, 正積極銷售其產(chǎn)品。3M 公司的靜電過濾器采用波紋結(jié)構(gòu), 介質(zhì)裝填較松散, 因而氣流阻力較小。3M 公司稱他們過濾器的裝填密度是最適宜的, 而且具有很長的壽命。波紋結(jié)構(gòu)還會(huì)提高過濾效率, 且能夠比平板過濾器捕集更多的粒子。
住宅絕大多數(shù)沒有空氣過濾系統(tǒng), 但住宅數(shù)量巨大, 且每年以數(shù)百萬套的速度遞增。隨著居室內(nèi)空氣質(zhì)量的日益惡劣和人們環(huán)境意識的不斷加強(qiáng), 空氣過濾系統(tǒng)在住宅的應(yīng)用是有前途的, 存在著潛在的巨大市場。
2.2 辦公樓應(yīng)用
要求改善辦公室空氣質(zhì)量的推動(dòng)力是先進(jìn)的辦公設(shè)備的廣泛應(yīng)用。計(jì)算機(jī)終端是產(chǎn)生臭氧和揮發(fā)性有機(jī)化合物的來源。噴墨打印機(jī)是碳?xì)浠衔锖统粞醯膩碓础８煞ㄕ障鄰?fù)制機(jī)產(chǎn)生碳?xì)浠衔?、可吸入懸浮粒子和臭? 傳真機(jī)產(chǎn)生臭氧和揮發(fā)性有機(jī)化合物; 激光打印機(jī)產(chǎn)生碳?xì)浠衔铩⒊粞鹾涂晌肓Ｗ? 等等。這些產(chǎn)物已經(jīng)嚴(yán)重地污染了室內(nèi)環(huán)境, 并給人身和辦公設(shè)備造成了一定的危害。
據(jù)估計(jì), 在美國的辦公樓和公共建筑中有30% 存在室內(nèi)空氣污染問題, 尤其公共建筑如機(jī)場、車站等所面臨的挑戰(zhàn)遠(yuǎn)大于辦公樓。芝加哥D‘Hare 機(jī)場大廳空氣流量為每分鐘約5166 萬m 3, 為改善空氣質(zhì)量, 該處共裝有1100 個(gè)預(yù)濾器, 1100 個(gè)終濾器和2200 個(gè)炭濾器(其中的炭每10—12 個(gè)月需更換一次)。
預(yù)計(jì)2000 年辦公室、商業(yè)及公共建筑對空氣過濾器的需求在全球?qū)⑦_(dá)到五億美元。

2.3 室內(nèi)空氣凈化器
隨著建筑標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格, 消費(fèi)者對室內(nèi)空氣質(zhì)量越來越重視。尤其是患有過敏癥、哮喘病或呼吸道疾病的人, 因?yàn)榭諝馕廴居绊懥怂麄兊恼Ｉ?。人們在室?nèi)度過90% 的時(shí)間, 而室內(nèi)空氣污染水平可能是室外的2—5 倍。室內(nèi)幾乎所有空間都含有花粉、霉菌、孢子、動(dòng)物毛發(fā)、煙霧、細(xì)菌、病毒和包括石棉在內(nèi)的有害纖維及灰塵。惡劣的空氣質(zhì)量使得哮喘和過敏癥更加嚴(yán)重。用空氣凈化器除去室內(nèi)空氣污染物是一種有效的方法。
在便攜式室內(nèi)空氣凈化器市場上有多種產(chǎn)品。發(fā)展最快的是使用高效過濾介質(zhì)的靜電空氣過濾器如3M 公司的F ilt rete, 和更高效的微細(xì)玻璃纖維HEPA過濾器, 它們占據(jù)了市場的大部分。在美國空氣凈化器市場以每年10% 以上的速度遞增。日本是繼美國之后的第二大市場。而我們對空氣凈化器的需求也在增加,隨著空氣質(zhì)量的不斷惡化和家庭辦公的出現(xiàn), 空氣凈化器將有一個(gè)巨大的潛在市場。
2.4 生產(chǎn)工廠
不同工廠對空氣質(zhì)量的要求差別很大。裝有排煙罩和污染控制設(shè)備的工廠需要補(bǔ)充大量的空氣, 如果這些工廠所在地區(qū)環(huán)境空氣受到污染, 那么在將補(bǔ)充的空氣分布到工作場所之前必須先進(jìn)行過濾。在半導(dǎo)體生產(chǎn)和制藥工業(yè)中, 對空氣的潔凈度要求較高。典型的工作環(huán)境中, 每立方英尺空氣中含有500000 個(gè)粒子, 而半導(dǎo)體生產(chǎn)的最新要求是每立方英尺空氣中只有1 個(gè)粒子。因此, 工作間需要用經(jīng)過HEPA 過濾器過濾的潔凈空氣不斷地循環(huán)清洗。為保持HEPA 過濾器的潔凈和壽命, 還需要幾段效率較低的預(yù)濾器聯(lián)合使用。
工業(yè)用潔凈室要求連續(xù)有效地去除粒徑更小的粒子。HEPA 過濾器一度是效率最高的過濾器, 現(xiàn)在UL PA 過濾器則是效率最高的過濾器, 以后更高效率的新一代過濾器也將得以開發(fā)應(yīng)用。微細(xì)玻璃纖維過濾介質(zhì)是過濾器介質(zhì)的主要選擇, 但膜和靜電增強(qiáng)介質(zhì)已向該領(lǐng)域滲透, 并獲得部分應(yīng)用。
對于工廠排放的廢氣, 要求最嚴(yán)格的是毒性。某些重金屬如汞、砷、鉻、鈹?shù)榷拘院艽? 其排放限制非常嚴(yán)格。在空氣毒性方面, 美國和德國已經(jīng)通過了新的更嚴(yán)格的立法。執(zhí)行新的立法后, 空氣毒性的限制由原來的20 m g/m 3 (標(biāo)準(zhǔn)) 降低到010004 m g/m 3 (標(biāo)準(zhǔn))。為達(dá)到這一目標(biāo), 工廠需要更先進(jìn)的過濾器以除去亞微粒子。一些德國公司使用傳統(tǒng)的折疊式微細(xì)玻璃纖維HEPA 過濾器用于過濾系統(tǒng), 同脈沖空氣潔凈機(jī)理相互配合, 并使過濾介質(zhì)的波紋更密。一家美國公司則通過設(shè)計(jì)管式微細(xì)玻璃纖維HEPA 過濾器又向前進(jìn)了一步。
2.5 醫(yī)院
衛(wèi)生行業(yè)是一個(gè)很龐大而特殊的行業(yè), 它對空氣的潔凈度要求也很高。通常, 對醫(yī)院空氣的最低要求用效率為30% 的預(yù)濾器和效率為90% 的終濾器結(jié)合使用進(jìn)行過濾。一般情況下不需要HEPA 過濾器過濾, 但在特殊情況下如隔離室、特定的測試和護(hù)理區(qū)域則需要HEPA 過濾器過濾。
醫(yī)院的許多HVAC 系統(tǒng)使用100% 的室外空氣,這對于防止病人通過HVAC 系統(tǒng)中的懸浮微生物進(jìn)行交叉感染是很好的策略。但100% 使用室外空氣并不能消除微生物在空氣過濾介質(zhì)中的生長及其對護(hù)理環(huán)境產(chǎn)生的不良影響。因此, 現(xiàn)在許多醫(yī)院仍極需先進(jìn)的HVAC 系統(tǒng)。
衛(wèi)生系統(tǒng)的潔凈室最先用于手術(shù)室。開始它只是在矯形手術(shù)中獲得廣泛應(yīng)用, 因?yàn)槌C形手術(shù)時(shí)間較長,易于引起感染?？刂扑捷^理想的是使用手術(shù)臺附近的空氣潔凈度達(dá)到100 級。一般建議使用頂部HEPA過濾系統(tǒng), 它能覆蓋至少3 m ×3 m 的面積, 從而將手術(shù)臺和人包括在內(nèi)。
潔凈室獲得應(yīng)用的其它領(lǐng)域有分娩室、保育室、燒傷室、心臟病人護(hù)理單元等。最新進(jìn)展之一是牙外科手術(shù)潔凈室的應(yīng)用, 它降低了在長期手術(shù)過程中醫(yī)務(wù)人員被感染的危險(xiǎn)。
2.6 食品加工
食品工業(yè)對于空氣過濾設(shè)備來說, 正在成為一個(gè)不斷擴(kuò)大的市場。為保持食品的新鮮口味, 用消毒來消除污染的方法已逐漸不被使用。這使得消除與產(chǎn)品相關(guān)的空氣污染更加重要。
在歐洲, 酸奶的罐裝是在潔凈室條件下進(jìn)行的, 其結(jié)果是在不用添加價(jià)格昂貴的化學(xué)保鮮劑, 產(chǎn)品可以保存較長的時(shí)間。
啤酒廠發(fā)現(xiàn)為保護(hù)它們的生啤酒, 必須控制灌裝車間周圍環(huán)境的空氣污染。在潔凈室進(jìn)行灌裝是最佳選擇。這類工廠需要100000 級的潔凈室, 可以采用頂部通風(fēng)系統(tǒng), 用HEPA 過濾器過濾。
在法國北部的亞眠市, Su lzer 先生為其廚房設(shè)計(jì)了潔凈室。Su lzer 的廚房潔凈室級別為100 級, 并配有必要的加熱和冷凍設(shè)施。按照美國聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)209 D 規(guī)定, 食品應(yīng)在潔凈度100 級、室溫12℃的條件下進(jìn)行分裝。這樣可以保證無菌操作, 其好處是提高質(zhì)量、增加營養(yǎng)、改善口味、延長貯存期。